JP2018130506A - Photoacoustic imaging device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被検体に照射された光により発生する音響波と被検体に照射され反射された超音波を検出して画像化する技術に関する。 The present invention relates to a technique for detecting and imaging an acoustic wave generated by light irradiated on a subject and an ultrasonic wave irradiated and reflected on the subject.
被検体に照射された光により発生する音響波と被検体に照射され反射された超音波とを検出する検出部を備えた光音響画像化装置の従来例は、例えば特開2011−229815号公報(特許文献1)に開示されている。この光音響画像生成装置においては光源ユニットにQスイッチパルスレーザが用いられている。 A conventional example of a photoacoustic imaging apparatus including a detection unit that detects an acoustic wave generated by light applied to a subject and an ultrasonic wave applied to the subject and reflected is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-229815. (Patent Document 1). In this photoacoustic image generation apparatus, a Q-switch pulse laser is used for the light source unit.
上記のような光音響画像化装置について更なる小型化を図るには、例えばQスイッチパルスレーザに代えて発光ダイオード素子などの発光素子を用いることが考えられる。しかし、一般的に、発光素子の光量はQスイッチパルスレーザに比べて小さいので、音響信号の信号強度が小さくなる。これについて、増幅器によって検出信号を増幅することによって音響信号を適切な大きさにすることが考えられる。 In order to further reduce the size of the photoacoustic imaging apparatus as described above, it is conceivable to use a light emitting element such as a light emitting diode element instead of the Q switch pulse laser, for example. However, generally, the light intensity of the light emitting element is smaller than that of the Q-switch pulse laser, so that the signal intensity of the acoustic signal is reduced. In this regard, it is conceivable that the acoustic signal is appropriately sized by amplifying the detection signal with an amplifier.
ところで、圧電素子を用いて検出部を構成することによって、音響波および超音波を検出する機能と超音波を発生させる機能とを兼用させる場合を考えると、検出部の構成によっては検出信号に大きなノイズが重畳されるという問題が生じ得る。例えば、検出部と増幅器の間にスイッチ部を設ける構成とし、超音波を発生させる際には、検出部と増幅器の間を遮断した状態にして検出部の圧電素子に対して駆動信号を供給するようにし、音響波や超音波を検出する際には、検出部と増幅器の間を接続した状態にして検出部からの検出信号を増幅器によって増幅する場合を考える。この場合において、検出部と増幅器との間を接続する際と遮断する際とにおいて、スイッチ部でノイズが発生し、このノイズが検出信号に重畳され得る。このとき、上記のように発光素子を用いることに伴って増幅器の利得をより大きく設定したとすると、スイッチ部によるノイズも大きく増幅されることから検出信号が飽和し、検出信号に基づく画像化を良好に行えなくなる不都合が生じ得る。他方で、増幅器の利得を小さく設定した場合には、検出信号の信号強度が小さくなるため、やはり検出信号に基づく画像化を良好に行えなくなる不都合が生じ得る。 By the way, considering the case where the function of detecting an acoustic wave and an ultrasonic wave and the function of generating an ultrasonic wave are combined by configuring the detection unit using a piezoelectric element, depending on the configuration of the detection unit, the detection signal may be large. The problem that noise is superimposed may occur. For example, a switch unit is provided between the detection unit and the amplifier, and when generating an ultrasonic wave, a drive signal is supplied to the piezoelectric element of the detection unit with the detection unit and the amplifier disconnected. Thus, when detecting an acoustic wave or an ultrasonic wave, the case where the detection unit and the amplifier are connected and the detection signal from the detection unit is amplified by the amplifier is considered. In this case, when the detector is connected to the amplifier and when the amplifier is disconnected, noise is generated in the switch, and this noise can be superimposed on the detection signal. At this time, if the gain of the amplifier is set to be larger with the use of the light emitting element as described above, since the noise due to the switch unit is also greatly amplified, the detection signal is saturated, and imaging based on the detection signal is performed. There may be inconveniences that cannot be achieved well. On the other hand, when the gain of the amplifier is set to be small, the signal intensity of the detection signal becomes small, and there may be a disadvantage that imaging based on the detection signal cannot be performed well.
本発明は、被検体に照射された光により発生する音響波と被検体に照射され反射された超音波に基づく画像化を良好に行うことが可能な技術を提供することを目的の1つとする。 An object of the present invention is to provide a technique capable of satisfactorily imaging based on an acoustic wave generated by light irradiated on a subject and an ultrasonic wave irradiated on the subject and reflected. .
本発明に係る一態様の光音響画像化装置は、被検体に光を照射する光源と、前記光源によって前記被検体に照射された前記光により生じる音響波の検出、前記被検体に対する超音波の照射、及び当該超音波により生じる反射波の検出を選択的に実行する検出部と、前記検出部の検出信号を増幅する増幅部と、前記検出部と前記増幅部との間に設けられたスイッチ部と、前記光源、前記増幅部及び前記スイッチ部の各動作を制御する制御部と、前記増幅部により増幅された後の前記検出信号に基づいて画像を生成する画像化部を含み、前記制御部は、(a)前記光源に前記光を照射させて前記検出部に前記音響波を検出させる第1期間には、前記スイッチ部を制御して前記検出部と前記増幅部の間を接続させるとともに、前記増幅部の利得を第1利得に設定し、(b)前記検出部に前記超音波を照射させる第2期間には、前記スイッチ部を制御して前記検出部と前記増幅部の間を遮断させるとともに、前記超音波を発生させるための駆動信号を前記検出部に供給し、かつ前記増幅部の利得を第2利得に設定し、(c)前記検出部に前記反射波を検出させる第3期間には、前記スイッチ部を制御して前記検出部と前記増幅部の間を接続させるとともに、前記増幅部の利得を第3利得に設定しており、前記第2利得は、前記第1利得及び前記第3利得よりも相対的に小さく設定される、光音響画像化装置である。 A photoacoustic imaging apparatus according to one aspect of the present invention includes a light source that irradiates a subject with light, detection of an acoustic wave generated by the light irradiated on the subject by the light source, and ultrasonic waves applied to the subject. A detection unit that selectively executes irradiation and detection of a reflected wave generated by the ultrasonic wave, an amplification unit that amplifies a detection signal of the detection unit, and a switch provided between the detection unit and the amplification unit A control unit that controls each operation of the light source, the amplification unit, and the switch unit, and an imaging unit that generates an image based on the detection signal amplified by the amplification unit, The unit controls (a) the switch unit to connect between the detection unit and the amplification unit in a first period in which the light source is irradiated with the light and the detection unit detects the acoustic wave. And the gain of the amplifying unit is (B) In the second period in which the detection unit is irradiated with the ultrasonic wave, the switch unit is controlled to shut off the detection unit and the amplification unit, and the ultrasonic wave is generated. A driving signal for causing the detection unit to be supplied, and setting the gain of the amplification unit to the second gain. (C) In the third period in which the detection unit detects the reflected wave, the switch unit is The detection unit and the amplification unit are controlled to be connected, and the gain of the amplification unit is set to a third gain. The second gain is more relative to the first gain and the third gain. This is a photoacoustic imaging apparatus that is set to a small size.
上記構成によれば、スイッチ部において切り換えによるノイズが発生し得る期間における増幅部の利得が相対的に小さく設定されるので、過度に増幅されたノイズの発生を抑制することができる。従って、被検体に照射された光により発生する音響波と被検体に照射され反射された超音波に基づく画像化を良好に行うことが可能となる。 According to the above configuration, since the gain of the amplifying unit is set to be relatively small in a period in which noise due to switching can occur in the switch unit, generation of excessively amplified noise can be suppressed. Therefore, it is possible to satisfactorily perform imaging based on the acoustic wave generated by the light irradiated on the subject and the ultrasonic wave irradiated on the subject and reflected.
図1は、一実施形態の光音響画像化装置の構成を示すブロック図である。図1に示す光音響画像化装置100は、プローブ1、装置本体部2およびこれらの間を接続するケーブル3を含んで構成されている。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a photoacoustic imaging apparatus according to an embodiment. A
プローブ1は、例えば操作者によって被検体P(人体など)の表面上に配置して用いられるものであり、光源部11、光源駆動部12および検出部13を含んで構成されている。このプローブ1は、被検体Pに光を照射してそれにより生じる音響波Aを検出する機能と、被検体Pに超音波B1を照射してそれにより生じる反射波である超音波B2を検出する機能を有する。プローブ1によって検出された音響波Aおよび超音波B2の各々を示す検出信号は、ケーブル3を介してプローブ1から装置本体部2へ伝達される。
The probe 1 is used by being placed on the surface of a subject P (human body or the like) by an operator, for example, and includes a
光源部11は、光源駆動部12によって駆動され、被検体Pに照射するための光を出射するものであり、例えば複数の発光素子11aを含んで構成されている。この光源部11から出射される光は、例えば赤外域の波長(例えば、約850nmの波長)を有するパルス光である。発光素子11aとしては、例えば発光ダイオード素子が用いられる。
The
光源部11から被検体Pに照射されたパルス光Lは、被検体P内の検出対象物(例えば、ヘモグロビン等)により吸収される。そして、検出対象物が、パルス光の照射強度(吸収量)に応じて、膨張および収縮する(膨張した大きさから元の大きさに戻る)ことにより、被検体P内の検出対象物から音響波Aが生じる。
The pulsed light L irradiated to the subject P from the
光源駆動部12は、装置本体部2に備わった制御部21から与えられる光トリガ信号に基づいて、光源部11を駆動する。なお、この光源駆動部12と光源部11が本発明における「光源」に対応している。
The light
検出部13は、超音波B1を発生させ、その超音波B1が被検体Pの内部で反射されることによって生じる反射波である超音波B2を検出するものであり、例えば圧電素子(超音波振動子)を含んで構成されている。また、検出部13は、上記した音響波Aを検出するものでもあり、被検体Pから反射された音響波Aによって圧電素子が振動することによって得られる検出信号を出力する。
The
詳細には、検出部13は、装置本体部2の制御部21から与えられる振動子駆動信号に応じた周波数で圧電素子を振動させることにより超音波B1を発生させる。この超音波B1は、被検体P内の音響インピーダンスが高い物質により反射されて超音波B2を生じさせる。検出部13は、この被検体Pから反射された超音波B2によって圧電素子が振動することによって得られる検出信号を出力する。
Specifically, the
なお、本明細書では、説明の都合上、被検体P内の検出対象物が光を吸収することにより発生する超音波を「音響波A」とし、一方で、検出部13により発生されるとともに、被検体P内で超音波B1が反射されて生じた反射波である超音波を「超音波B2」として区別して記載している。
In the present specification, for convenience of explanation, the ultrasonic wave generated when the detection target in the subject P absorbs light is referred to as “acoustic wave A”, while being generated by the
装置本体部2は、プローブ1から伝達される検出信号に所定の情報処理を行ってこれを画像化するとともに、画像化された音響波Aおよび超音波B2を表示するためのものである。この装置本体部2は、制御部21、増幅部22、画像化部23、及び画像表示部24を含んで構成されている。
The apparatus main body 2 performs predetermined information processing on the detection signal transmitted from the probe 1 to image it, and displays the imaged acoustic wave A and ultrasonic wave B2. The apparatus main body 2 includes a
制御部21は、プローブ1の光源駆動部12による光源部11の駆動を制御するとともに、検出部13および増幅部22の動作を制御する。この制御部21は、例えば所定の動作プログラムを実行するマイクロコンピュータを用いて実現される。制御部21による各制御の詳細については後述する。
The
増幅部22は、プローブ1の検出部13から得られる検出信号を増幅する。本実施形態の増幅部22は、音響波Aによる検出信号を増幅するための利得(ゲイン)である音響波用利得と、超音波B2による検出信号を増幅するための利得である超音波用利得などを可変に設定することができるように構成されている。このような増幅部22の具体的な構成例については後述する。
The
画像化部23は、増幅部22によって増幅された検出信号に基づいて、被検体Pの内部状態に応じた画像を生成する。具体的には、画像化部23は、増幅された検出信号を用いて、例えば、音響波Aに基づく断層画像や超音波B2に基づいた断層画像を生成する。
The
画像表示部24は、画像化部23によって生成された画像を表示するものであり、例えば液晶パネル等を用いて構成されている。
The
図1に示すように、上記した画像化部23は、AD変換器(ADC)31、受信メモリ32、データ処理部33、音響波画像再構成部34、超音波画像再構成部35、検波・対数コンバータ36、音響波画像構築部37、検波・対数コンバータ38、超音波画像構築部39、画像合成部40を含んで構成されている。
As shown in FIG. 1, the
AD変換器31は、増幅器22によって増幅された検出信号(アナログ信号)を制御部21からのサンプリングトリガ信号に対応させてデジタル信号に変換する。AD変換器31によってデジタル信号に変換された検出信号は受信メモリ32に出力される。
The
受信メモリ32は、制御部21から受信受付信号を取得するように構成されており、受信受付信号の電圧レベルが所定値(例えば高レベル)の場合に、デジタル信号に変換された検出信号をAD変換器31から取得して一時的に格納する。
The
データ処理部33は、受信メモリ32に格納された検出信号のデータを音響波画像再構成部34または超音波画像再構成部35へ選択的に出力する。具体的には、データ処理部33は、音響波Aの検出信号に基づいたデータを音響波画像再構成部34へ出力し、超音波B2の検出信号に基づいたデータを超音波画像再構成部35に出力する。
The
音響波画像再構成部34は、データ処理部33から取得した音響波Aの検出信号に基づいたデータを画像として再構成する処理を行う。再構成された画像のデータは検波・対数コンバータ36へ受け渡される。
The acoustic wave
超音波画像再構成部35は、データ処理部33から取得した超音波B2の検出信号に基づいたデータを画像として再構成する処理を行う。再構成された画像のデータは検波・対数コンバータ38へ受け渡される。
The ultrasonic
検波・対数コンバータ36は、音響波Aの検出信号に基づいて再構成された画像のデータに対して波形処理を行う。波形処理されたデータは音響波画像構築部37へ受け渡される。
The detection /
検波・対数コンバータ38は、超音波B2の検出信号に基づいて再構成された画像のデータに対して波形処理を行う。波形処理されたデータは超音波画像構築部39へ受け渡される。
The detection /
音響波画像構築部37は、検波・対数コンバータ36によって波形処理されたデータに基づいて、音響波Aに基づいた被検体P内の断層画像を構築する処理を行う。音響波Aに基づいた断層画像は画像合成部40へ受け渡される。
The acoustic wave
超音波画像構築部39は、検波・対数コンバータ38によって波形処理されたデータに基づいて、超音波B2に基づいた被検体P内の断層画像を構築する処理を行う。超音波B2に基づいた断層画像は画像合成部40へ受け渡される。
The ultrasonic
画像合成部40は、音響波Aに基づいた断層画像と超音波B2に基づいた断層画像とを合成する処理を行い、合成された画像を表示するための映像信号を画像表示部24に出力する。すなわち、音響波Aと超音波B2とが共に画像化される。
The
図2は、増幅部の構成例を示す回路図である。図2に示す増幅部22は、スイッチ部22a、コンデンサ22b、22c、及びアンプ22d、22eを含んで構成されている。図示のように、増幅部22は、入力端が検出部13としての圧電素子と接続され、出力端がAD変換器31と接続されている。
FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a configuration example of the amplifying unit. 2 includes a
スイッチ部22aは、制御部21から供給される切り換え信号に応じて、検出部13と増幅部22の間を接続するか否かを切り替える。具体的には、検出部13によって得られた検出信号を増幅部22によって増幅させるときには、スイッチ部22aは、検出部13を増幅部22のコンデンサ22bとの間を接続させる。また、検出部13に対して制御部21から振動子駆動信号を供給するときには、スイッチ部22aは、検出部13を増幅部22から遮断して制御部21と接続させる。
The
コンデンサ22bは、スイッチ部22aとアンプ22dとの間に接続されている。このコンデンサ22bは、スイッチ部22aを介して検出部13から入力される検出信号の直流成分を通さずに交流成分を通過させてアンプ22dの入力端に入力するためのカップリングコンデンサである。
The
アンプ22dは、コンデンサ22bを介して入力される検出信号を増幅して出力する。このアンプ22dとしては、例えばオペアンプを用いることができる。
The
コンデンサ22cは、アンプ22dとアンプ22eとの間に接続されている。このコンデンサ22cは、アンプ22dから出力される検出信号の直流成分を通さずに交流成分を通過させてアンプ22eの入力端に入力するためのカップリングコンデンサである。
The
アンプ22eは、コンデンサ22cを介して入力される検出信号をさらに増幅して出力する。アンプ22eから出力される検出信号はAD変換器31に入力される。本実施形態では、このアンプ22eとして、信号増幅時の利得を制御部21の制御によって自在に増減させることが可能なアンプを用いる。具体的には、アンプ22eとしては、例えばプログラマブルゲインアンプを用いることができる。
The
上記のアンプ22eにおける利得を制御部21によって制御することにより、アンプ22dとアンプ22eの全体による利得を可変に設定することができる。本実施形態では、アンプ22eの利得を可変に設定することにより、例えば超音波B2による検出信号を増幅する際の利得(超音波用利得)を約50dBとし、音響波Aによる検出信号を増幅する際の利得(音響波用利得)を約80dBとする。すなわち、超音波用利得よりも音響波用利得を相対的に大きく設定する。
By controlling the gain in the
図3は、光音響画像化装置の動作について説明するための波形図である。図3に示す時点t1よりも前の音響波期間(第1期間)は、音響波Aによる検出信号を取得する期間であり、時点t1から時点t2の間の超音波送信期間(第2期間)は、超音波B1を送信する期間であり、時点t2以降の超音波受信期間(第3期間)は、超音波B1によって生じる反射波である超音波B2による検出信号を受信する期間である。各期間における光音響画像化装置100の動作は装置本体部2の制御部21によって制御される。以下、図3を参照しながら動作を詳細に説明する。
FIG. 3 is a waveform diagram for explaining the operation of the photoacoustic imaging apparatus. The acoustic wave period (first period) prior to time t1 shown in FIG. 3 is a period during which a detection signal from the acoustic wave A is acquired, and an ultrasonic transmission period (second period) between time t1 and time t2. Is a period for transmitting the ultrasonic wave B1, and an ultrasonic wave reception period (third period) after the time point t2 is a period for receiving a detection signal by the ultrasonic wave B2 that is a reflected wave generated by the ultrasonic wave B1. The operation of the
(音響波期間)
音響波期間(第1期間)とは、光源部11から被検体Pにパルス光Lを照射させ、それによって生じる音響波を検出部13に検出させる期間である。この音響波期間において、制御部21は、増幅部22のスイッチ部22aへ所定の切り換え信号(例えば、電圧レベルが相対的に低い信号)を供給することによりスイッチ部22aの状態を切り換え、検出部13と増幅部22の間を電気的に接続させる。また、制御部21は、増幅部22のプログラマブルゲインアンプ22eへ制御信号を供給することにより、増幅部22の全体の利得を相対的に大きい値である音響波用利得(第1利得)に設定する。
(Acoustic wave period)
The acoustic wave period (first period) is a period during which the
この状態において、制御部21は、光源駆動部12へ光トリガ信号を供給する。それにより、光源駆動部12に駆動される光源部11から被検体Pに対してパルス光Lが照射される。検出部13は、このパルス光Lによって生じる音響波Aを検出し、その検出信号を生成する。検出部13から増幅部22へ伝達された検出信号は、相対的に大きい音響波用利得で増幅部22によって増幅されて画像化部23へ伝達される。この増幅された検出信号に基づいて、画像化部23により音響波Aが画像化される。
In this state, the
(超音波送信期間)
超音波送信期間(第2期間)とは、検出部13を制御して被検体Pに超音波B1を照射させる期間である。この超音波送信期間において、制御部21は、増幅部22のスイッチ部22aへ所定の切り換え信号(例えば、電圧レベルが相対的に高い信号)を供給することによりスイッチ部22aの状態を切り換え、検出部13と増幅部22の間を遮断し、検出部13と制御部13の間を電気的に接続させる。
(Ultrasonic transmission period)
The ultrasonic transmission period (second period) is a period during which the
このとき、図3に示すように、スイッチ部22aの切り換えによってノイズが発生し、このノイズが検出信号に重畳されてしまう。このため、制御部21は、増幅部22のプログラマブルゲインアンプ22eへ制御信号を供給することにより、増幅部22の全体の利得を相対的に最も小さい値であるノイズ抑制用利得(第2利得)に設定する。それにより、ノイズが大きく増幅されてしまうのを防ぐことができる。ノイズ抑制用利得は、例えば約40dB以下に設定することが好ましい。このとき、制御部21は、音響波期間から超音波送信期間に移行する時点t1から、0より大きい時間である所定時間T1(例えば1μ秒間)だけ早い時点で、増幅部22の利得を音響波用利得からノイズ抑制用利得に変更させることがより好ましい。それにより、ノイズの増幅をより確実に抑制することができる。
At this time, as shown in FIG. 3, noise is generated by switching of the
なお、ノイズ抑制用利得は、10dB以下に設定すると、さらに効果的にノイズの増幅を抑制できる。 If the noise suppression gain is set to 10 dB or less, noise amplification can be suppressed more effectively.
上記の状態において、制御部13は、検出部13に対して振動子駆動信号を供給する。それにより、検出部13を構成する圧電素子が振動して超音波B1が発生し、その超音波B1が被検体Pに対して照射される。
In the above state, the
(超音波受信期間)
超音波受信期間(第3期間)とは、超音波B1によって生じる反射波である超音波B2を検出部13に検出させる期間である。この超音波受信期間において、増幅部22のスイッチ部22aへ所定の切り換え信号(例えば、電圧レベルが相対的に低い信号)を供給することによりスイッチ部22aの状態を切り換え、検出部13と増幅部22の間を電気的に接続させる。
(Ultrasonic reception period)
The ultrasonic reception period (third period) is a period during which the
このとき、図3に示すように、スイッチ部22aの切り換えによってノイズが発生し、このノイズが検出信号に重畳される懸念がある。このため、制御部21は、増幅部22のプログラマブルゲインアンプ22eへ制御信号を供給して増幅部22の全体の利得を上記のノイズ抑制用利得に下げた状態を、超音波送信期間から超音波受信期間に移行する時点t2から、0より大きい時間である所定時間T2(例えば1μ秒間)だけ経過するまでの間も維持する。それにより、ノイズが大きく増幅されてしまうのを防ぐことができる。
At this time, as shown in FIG. 3, there is a concern that noise is generated by switching the
なお、ゲイン切り替えの際の遅延時間が2μ秒程度であるため、所定時間T1+所定時間T2が2μ秒となるよう、所定時間T1及びT2のそれぞれを1μ秒に設定している。所定時間T1及びT2は、その合計が2μ秒となるような時間に設定してもよい。 Since the delay time at the time of gain switching is about 2 μsec, each of the predetermined times T1 and T2 is set to 1 μsec so that the predetermined time T1 + the predetermined time T2 is 2 μsec. The predetermined times T1 and T2 may be set to a time such that the sum is 2 μsec.
その後、制御部21は、増幅部22のプログラマブルゲインアンプ22eへ制御信号を供給することにより、増幅部22の全体の利得を上記したノイズ抑制用利得よりも相対的に大きい値である超音波用利得(第3利得)に設定する。なお、例示のように、超音波用利得は、音響波用利得よりも相対的に小さい値であってもよいし、同じ値であってもよい。一般には、超音波による検出信号は音響波による検出信号よりも信号強度(振幅)が大きいため、超音波用利得を音響波用利得よりも相対的に小さくする。
Thereafter, the
この状態において、検出部13は、超音波B1によって生じる超音波B2を検出し、その検出信号を生成する。検出部13から増幅部22へ伝達された検出信号は、超音波用利得で増幅部22によって増幅される。検出部13から増幅部22へ伝達された検出信号は、相対的に大きい超音波用利得で増幅部22によって増幅されて画像化部23へ伝達される。この増幅された検出信号に基づいて、画像化部23により超音波B2が画像化される。
In this state, the
以上のような実施形態によれば、スイッチ部において切り換えによるノイズが発生し得る期間における増幅部の利得が相対的に小さく設定されるので、過度に増幅されたノイズが発生し、検出信号に重畳されて検出信号が飽和することを防ぐことができる。従って、被検体に照射された光により発生する音響波と被検体に照射され反射された超音波に基づく画像化を良好に行うことが可能となる。 According to the embodiment as described above, since the gain of the amplifying unit is set to be relatively small in a period in which noise due to switching can occur in the switch unit, excessively amplified noise is generated and superimposed on the detection signal. This can prevent the detection signal from being saturated. Therefore, it is possible to satisfactorily perform imaging based on the acoustic wave generated by the light irradiated on the subject and the ultrasonic wave irradiated on the subject and reflected.
なお、本発明は上記した実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々に変形して実施をすることが可能である。例えば、上記した実施形態ではスイッチ部を増幅部の内部に設けていたが、スイッチ部を増幅部の外部に設けてもよい。 Note that the present invention is not limited to the contents of the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the switch unit is provided inside the amplification unit, but the switch unit may be provided outside the amplification unit.
また、上記した実施形態では、超音波送信期間の始期である時点t1より所定期間T1だけ早い時点から超音波送信期間の終期である時点t2より所定期間T2だけ遅い時点までの間で増幅器22の利得をノイズ抑制用利得に下げていたが、原理的には、少なくとも超音波送信期間と同一期間で増幅器22の利得をノイズ抑制用利得に下げれば足りる。
Further, in the above-described embodiment, the
また、上記した実施形態では、増幅器22の利得を可変に設定するためにプログラマブルゲインアンプを用いていたが、他の手段を用いてもよい。例えば、増幅器22に複数段のアンプを用意しておき、スイッチ部を用いる等によって任意の段数のアンプを選択的に接続させる構成とすることによっても利得を可変に設定することができる。
In the above-described embodiment, the programmable gain amplifier is used to variably set the gain of the
また、上記した実施形態では、光源から発する光の波長は赤外域(例えば850nm)としていたが波長はこれに限定されない。さらに、光源を構成する発光素子として発光ダイオード素子を例示していたが、これに代えて、例えば有機発光ダイオード素子を用いてもよいし、半導体レーザ素子を用いてもよい。ただし、発光ダイオード素子を用いる構成とすると、特に低価格に光音響画像化装置を構成できるため好ましい。 In the above embodiment, the wavelength of light emitted from the light source is in the infrared region (for example, 850 nm), but the wavelength is not limited to this. Furthermore, although the light emitting diode element was illustrated as a light emitting element which comprises a light source, it replaces with this, for example, an organic light emitting diode element may be used and a semiconductor laser element may be used. However, it is preferable to use a light-emitting diode element because a photoacoustic imaging apparatus can be configured at a particularly low cost.
また、実施形態で説明した具体的な構成例はあくまで一例であって、実施形態と同様の機能を有する別の構成を採用してもよい。例えば、制御部21は、マイクロコンピュータに代えてPC(Personal Computer)を用いてもよい。
The specific configuration example described in the embodiment is merely an example, and another configuration having the same function as that of the embodiment may be employed. For example, the
1…プローブ
2…装置本体部
3…ケーブル
11…光源部
11a…発光素子
12…光源駆動部
13…検出部
21…制御部
22…増幅部
22a…スイッチ部
23…画像化部
24…画像表示部
100…光音響画像化装置
P…被検体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Probe 2 ... Apparatus main-body part 3 ...
Claims (6)
前記光源によって前記被検体に照射された前記光により生じる音響波の検出、前記被検体に対する超音波の照射、及び当該超音波により生じる反射波の検出を選択的に実行する検出部と、
前記検出部の検出信号を増幅する増幅部と、
前記検出部と前記増幅部との間に設けられたスイッチ部と、
前記光源、前記増幅部及び前記スイッチ部の各動作を制御する制御部と、
前記増幅部により増幅された後の前記検出信号に基づいて画像を生成する画像化部と、
を含み、
前記制御部は、
(a)前記光源に前記光を照射させて前記検出部に前記音響波を検出させる第1期間には、前記スイッチ部を制御して前記検出部と前記増幅部の間を接続させるとともに、前記増幅部の利得を第1利得に設定し、
(b)前記検出部に前記超音波を照射させる第2期間には、前記スイッチ部を制御して前記検出部と前記増幅部の間を遮断させるとともに、前記超音波を発生させるための駆動信号を前記検出部に供給し、かつ前記増幅部の利得を第2利得に設定し、
(c)前記検出部に前記反射波を検出させる第3期間には、前記スイッチ部を制御して前記検出部と前記増幅部の間を接続させるとともに、前記増幅部の利得を第3利得に設定しており、
前記第2利得は、前記第1利得及び前記第3利得よりも相対的に小さく設定される、
光音響画像化装置。 A light source for irradiating the subject with light;
A detection unit that selectively executes detection of acoustic waves generated by the light applied to the subject by the light source, irradiation of ultrasonic waves to the subject, and detection of reflected waves generated by the ultrasonic waves;
An amplifier for amplifying the detection signal of the detector;
A switch unit provided between the detection unit and the amplification unit;
A control unit that controls each operation of the light source, the amplification unit, and the switch unit;
An imaging unit for generating an image based on the detection signal after being amplified by the amplification unit;
Including
The controller is
(A) In a first period in which the light source is irradiated with the light and the detection unit detects the acoustic wave, the switch unit is controlled to connect between the detection unit and the amplification unit, and Set the gain of the amplifier to the first gain,
(B) In the second period in which the detection unit is irradiated with the ultrasonic waves, the switch unit is controlled to block between the detection unit and the amplification unit and to generate the ultrasonic waves And a gain of the amplifying unit is set to a second gain,
(C) In a third period in which the detection unit detects the reflected wave, the switch unit is controlled to connect the detection unit and the amplification unit, and the gain of the amplification unit is set to the third gain. Set
The second gain is set to be relatively smaller than the first gain and the third gain.
Photoacoustic imaging device.
請求項1に記載の光音響画像化装置。 The control unit maintains the gain of the amplifying unit as the second gain until a predetermined time elapses from the time when the second period is shifted to the third period.
The photoacoustic imaging apparatus according to claim 1.
請求項1又は2に記載の光音響画像化装置。 The control unit sets the gain of the amplifying unit to the second gain at a time earlier by a predetermined time than the time of transition from the first period to the second period;
The photoacoustic imaging apparatus of Claim 1 or 2.
請求項1〜3の何れか1項に記載の光音響画像化装置。 The third gain is set smaller than the first gain;
The photoacoustic imaging apparatus of any one of Claims 1-3.
前記制御部は、前記プログラマブルゲインアンプの利得を制御することによって前記増幅部の全体の利得を前記第1利得、前記第2利得又は前記第3利得の何れかに設定する、
請求項1〜4の何れか1項に記載の光音響画像化装置。 The amplifying unit includes a programmable gain amplifier,
The control unit sets the overall gain of the amplification unit to any of the first gain, the second gain, or the third gain by controlling the gain of the programmable gain amplifier.
The photoacoustic imaging apparatus of any one of Claims 1-4.
前記発光素子は、発光ダイオード素子、有機発光ダイオード素子又は半導体レーザ素子である、
請求項1〜5の何れか1項に記載の光音響画像化装置。 The light source includes one or more light emitting elements,
The light emitting element is a light emitting diode element, an organic light emitting diode element or a semiconductor laser element.
The photoacoustic imaging apparatus of any one of Claims 1-5.
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